DE202020100954U1

DE202020100954U1 - Quick disconnect switch for electrical currents at high voltages with movable or deformable isolating element to separate an isolating area

Info

Publication number: DE202020100954U1
Application number: DE202020100954.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2020-04-01
Anticipated expiration: 2030-02-22

Abstract

Schnelltrennschalter (1), insbesondere zum Trennen von Strömen bei hohen Spannungen(a) mit einem Gehäuse (2), das eine den Strompfad durch den Schnelltrennschalter (1) definierende Kontakteinheit (3) umgreift,(b) wobei die Kontakteinheit (3) einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt (4, 5), einen Treibspiegel (6) und einen Trennbereich (7) aufweist, wobei der Treibspiegel (6) eine Trennkammer (8) im Inneren des Gehäuses (2) zumindest teilweise begrenzt, in der der Trennbereich (7) und ein bewegbares oder verformbares Trennelement (9) angeordnet sind;(c) wobei die Trennkammer (8) derart mit einem verdampfbaren Medium (10) gefüllt ist, dass der Trennbereich (7) mit dem verdampfbaren Medium (10) in Kontakt steht,(d) wobei der Treibspiegel (6), der Trennbereich (7), das bewegbare oder verformbare Trennelement (9) und das verdampfbare Medium (10) so ausgebildet sind, dass der Trennbereich (7) durch eine Bewegung oder Verformung des Trennelements (9) in mindestens zwei Teile auftrennbar ist, wobei ein zwischen den zwei Teilen des Trennbereichs (7) entstehender Lichtbogen das verdampfbare Medium (10) verdampft, sodass ein den Treibspiegel (6) beaufschlagender Gasdruck entsteht, wobei der Treibspiegel (6) im Gehäuse (2) in einer Bewegungsrichtung aus einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt wird, wobei in der Endposition des Treibspiegels (6) ein Isolationsabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt (4, 5) erreicht ist.Quick disconnect switch (1), in particular for separating currents at high voltages (a) with a housing (2) which surrounds a contact unit (3) defining the current path through the quick disconnect switch (1), (b) the contact unit (3) being one The first and a second connection contact (4, 5), a sabot (6) and a separation area (7), the sabot (6) at least partially delimits a separation chamber (8) inside the housing (2), in which the separation area (7) and a movable or deformable separating element (9) are arranged; (c) the separating chamber (8) being filled with an evaporable medium (10) such that the separating region (7) is in contact with the evaporable medium (10) (d) the sabot (6), the separating area (7), the movable or deformable separating element (9) and the vaporizable medium (10) being designed such that the separating area (7) is caused by movement or deformation of the separating element (9) appear in at least two parts An arc that arises between the two parts of the separation region (7) evaporates the evaporable medium (10), so that a gas pressure acts on the sabot (6), the sabot (6) in the housing (2) extending in one direction of movement an initial position is moved into an end position, an insulation distance between the first and the second connection contact (4, 5) being reached in the end position of the sabot (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schnelltrennschalter mit bewegbarem oder verformbarem Trennelement (wirkelementbasierter Schnelltrennschalter) zur Trennung eines Trennbereichs gemäß den Merkmalen des Schutzanspruchs 1, der in der Lage ist, hohe elektrische Ströme auch bei hohen Spannungen sicher und dauerhaft zu trennen, ohne dabei Nachteile von herkömmlichen Schnelltrennschaltern - wie bspw. eine Gasentwicklung nach außen, oder das Vorliegen einer zu kurzen Trennstrecke (mit dadurch erleichterter Lichtbogenüberbrückung), - zu zeigen.The present invention relates to a quick-disconnect switch with a movable or deformable separating element (active element-based quick-disconnect switch) for separating a separating area according to the features of claim 1, which is capable of safely and permanently separating high electrical currents even at high voltages, without disadvantages of conventional ones Rapid disconnect switches - such as a gas development to the outside, or the presence of a too short isolating distance (with easier arc bridging) - to show.

Derzeitige wirkelementbasierte Schnelltrennschalter sind meist einfach aufgebaute Vorrichtungen mit nur einem einfach aufgebrochenen Leitungselement bzw. einer Kontakteinheit, da sie oft nur zur Trennung von Strömen bei relativ geringen Spannungen eingesetzt werden (unter 100 V). Werden solche Schnelltrennschalter bei höheren Spannungen ab 100 V und Strömen bis 30 kA (bspw. zur Abschaltung von Stromkreisen in Elektroautos) eingesetzt, kann es zur unerwünschten Lichtbogenbildung zwischen den zwei getrennten elektrischen Kontakten kommen. Dabei entstehen oft unerwünschte Gase, die aus dem Schnelltrennschalter entweichen müssen, da der Lichtbogen nicht gelöscht wird, bevor sämtliche in der Kreisinduktivität gespeicherte Energie durch den Lichtbogen verzehrt ist. Aus diesem Grund können herkömmliche Schnelltrennschalter entweder nicht für diese Anwendungen eingesetzt werden oder die genannten Nachteile müssen bewusst in Kauf genommen werden.Current active element-based quick-disconnect switches are mostly simply constructed devices with only one simply broken line element or a contact unit, since they are often only used to separate currents at relatively low voltages (below 100 V). If such quick-disconnect switches are used at higher voltages from 100 V and currents up to 30 kA (e.g. for switching off circuits in electric cars), undesirable arcing can occur between the two separate electrical contacts. Often unwanted gases are generated which have to escape from the quick-disconnect switch because the arc is not extinguished before all the energy stored in the circuit inductance has been consumed by the arc. For this reason, conventional quick-disconnect switches can either not be used for these applications or the disadvantages mentioned must be consciously accepted.

Die genannten Schnelltrennschalter werden in der Regel für Anwendungen eingesetzt, bei denen eine relativ lange Öffnungszeit von der Ansteuerung des Schnelltrennschalters bis hin zur Trennung des Trennbereichs im Schnelltrennschalter in Kauf genommen werden kann. Übliche Öffnungszeiten bei solchen Anwendungen liegen im Bereich von Millisekunden, insbesondere im Bereich von 500 µs bis 600 µs. Sind kürzere Öffnungszeiten, bspw. im Bereich von 20 µs bis 80 µs, erforderlich, eignen sich die wirkelementbasierten Schnelltrennschalter nicht. In diesem Fall müssen aktiv auslösbare Unterbrechungsschaltglieder eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der DE 10 2016 124 176 A1 beschrieben sind, die jedoch wesentlich aufwändiger in der Herstellung und somit kostspieliger sind.The quick disconnect switches mentioned are generally used for applications in which a relatively long opening time can be accepted from the activation of the quick disconnect switch to the separation of the isolating area in the quick disconnect switch. Usual opening times for such applications are in the range of milliseconds, in particular in the range from 500 µs to 600 µs. If shorter opening times, for example in the range of 20 µs to 80 µs, are required, the active element-based quick-disconnect switches are not suitable. In this case, actively triggerable interrupt switching elements must be used, such as in the DE 10 2016 124 176 A1 are described, which, however, are much more complex to manufacture and therefore more expensive.

Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen kostengünstig herstellbaren Schnelltrennschalter bereitzustellen, der bei Anwendungen einsetzbar ist, bei denen Öffnungszeiten im Millisekundenbereich toleriert werden können, aber dennoch in der Lage ist, Ströme bis 30 kA bei Spannungen ab 100 V - wie sie in Stromkreisen von Elektroautos vorkommen - sicher und dauerhaft zu trennen, ohne dabei die genannten Nachteile von herkömmlichen wirkelementbasierten Schnelltrennschaltern aufzuweisen, insbesondere ohne dabei eine unerwünschte Gasentwicklung zu zeigen. Weiterhin soll eine deutliche Vergrößerung der Trennstrecke des Verbindungselements bzw. der Kontakteinheit ermöglicht werden.It was therefore the object of the present invention to provide an inexpensive to produce quick disconnect switch which can be used in applications in which opening times in the millisecond range can be tolerated, but is nevertheless able to handle currents of up to 30 kA at voltages above 100 V - as is the case in circuits occur from electric cars - safely and permanently, without having the disadvantages of conventional active element-based quick-disconnect switches, in particular without showing any undesirable gas development. Furthermore, a clear increase in the separation distance of the connecting element or the contact unit is to be made possible.

Dazu stellt die vorliegende Erfindung einen Schnelltrennschalter, insbesondere zum Trennen von Strömen bei hohen Spannungen, mit einem Gehäuse bereit, das eine den Strompfad durch den Schnelltrennschalter definierende Kontakteinheit umgreift, wobei die Kontakteinheit einen ersten und einen zweiten Anschlusskontakt, einen Treibspiegel und einen Trennbereich aufweist, wobei der Treibspiegel eine Trennkammer im Inneren des Gehäuses zumindest teilweise begrenzt, in der der Trennbereich und ein bewegbares oder verformbares Trennelement angeordnet ist, wobei die Trennkammer derart mit einem verdampfbaren Medium gefüllt ist, dass der Trennbereich mit dem verdampfbaren Medium in Kontakt steht, wobei der Treibspiegel, der Trennbereich, das bewegbare oder verformbare Trennelement und das verdampfbare Medium so ausgebildet sind, dass der Trennbereich durch eine Bewegung oder Verformung des Trennelements in mindestens zwei Teile auftrennbar ist, wobei ein zwischen den zwei Teilen des Trennbereichs entstehender Lichtbogen das verdampfbare Medium verdampft, sodass ein den Treibspiegel beaufschlagender Gasdruck entsteht, wobei der Treibspiegel im Gehäuse in einer Bewegungsrichtung aus einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt wird, wobei in der Endposition des Treibspiegels ein Isolationsabstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt erreicht ist.For this purpose, the present invention provides a quick-disconnect switch, in particular for separating currents at high voltages, with a housing which encompasses a contact unit defining the current path through the quick-disconnect switch, the contact unit having a first and a second connection contact, a driving mirror and a separating region, wherein the sabot at least partially delimits a separation chamber inside the housing, in which the separation area and a movable or deformable separation element is arranged, the separation chamber being filled with an evaporable medium such that the separation area is in contact with the evaporable medium, the The sabot, the separating area, the movable or deformable separating element and the vaporizable medium are designed such that the separating area can be separated into at least two parts by moving or deforming the separating element, one between the two parts of the separating area The resulting arc evaporates the vaporizable medium so that a gas pressure acts on the sabot, the sabot being moved in the housing in one direction of movement from an initial position to an end position, an insulation distance between the first and the second connection contact being reached in the end position of the sabot .

Durch das Vergrößern des Isolationsabstands durch Bewegung des Treibspiegels ist es möglich, einen Schnelltrennschalter bereitzustellen, der auch bei Strömen bis 30 kA und Spannungen ab 100 V Ströme noch sicher und dauerhaft trennen kann.By increasing the insulation distance by moving the sabot, it is possible to provide a quick-disconnect switch that can safely and permanently disconnect even at currents up to 30 kA and voltages above 100 V currents.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters ist es bevorzugt, dass dieser einen dritten Anschlusskontakt aufweist, der in der Ausgangsposition des Treibspiegels weder mit dem ersten Anschlusskontakt noch mit dem zweiten Anschlusskontakt elektrisch verbunden ist, jedoch in der Endposition des Treibspiegels mit einem der beiden ersten und zweiten Anschlusskontakte elektrisch verbunden ist. Der dritte Anschlusskontakt ist elektrisch von der Außenseite des Gehäuses zugänglich. Er befindet sich vorzugsweise auf der gleichen Seite des ersten Anschlusskontakts der Kontakteinheit, in dessen Richtung der Treibspiegel im Inneren des Gehäuses geschoben wird. Der dritte Anschlusskontakt ist vorzugsweise als ein von dem Gehäuse geführter elektrisch leitender Stab ausgeführt, der in das Innere des Gehäuses reicht. Wird der Treibspiegel in seine Endposition bewegt, so kommt es zur Berührung des Treibspiegels mit dem elektrisch leitenden Stab des dritten Anschlusskontakts, und somit zur elektrischen Verbindung des ersten Anschlusskontakts mit dem dritten Anschlusskontakt. Der dritte Anschlusskontakt wird erfindungsgemäß auch als Bypass-Elektrode bezeichnet. Eine solche Bypass-Elektrode kann beispielsweise als Kontrolle für die Auslösung des Schnelltrennschalters dienen. Alternativ kann die Bypass-Elektrode aber auch folgenden Vorteil mit sich bringen: Ist in einem Schaltkreis der zweite Anschlusskontakt direkt mit der einen Polarität einer Stromquelle, der erste Anschlusskontakt vor der Last mit der anderen Polarität der Stromquelle und der dritte Anschlusskontakt hinter der Last mit der anderen Polarität der Stromquelle verbunden, so kann bei Schalten des Schnelltrennschalters sowohl die Kapazität, als auch die Induktivität des Lastkreises entladen werden. Zudem wird im Falle der Bildung eines Lichtbogens zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt die aus der Stromquelle gezogene Energie mit über den dritten Anschlusskontakt verteilt, so dass es ab dem Zeitpunkt der Kontaktierung des dritten Anschlusskontakts mit dem ersten Anschlusskontakt (es brennt ja zu diesem Zeitpunkt noch der Lichtbogen zwischen dem ersten und dem zweiten, mechanisch bereits getrennten Anschlusskontakt) zu einer Stromverteilung kommt, die den Lichtbogen stark stört und als Folge schnell erlöschen lässt. Auf diese Weise geht weniger Energie ins verdampfbare Medium über, und es steht nach erfolgter Trennung bzw. nach dem Verlöschen des Lichtbogens mehr verdampfbares Medium in fester oder flüssiger Form für die Isolation zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt zur Verfügung.In one embodiment of the quick disconnect switch according to the invention, it is preferred that it has a third connection contact which is not electrically connected to the first connection contact or to the second connection contact in the starting position of the sabot, but to one of the two first and second in the end position of the sabot Connection contacts is electrically connected. The third connection contact is electrically accessible from the outside of the housing. It is preferably located on the same side of the first connection contact of the contact unit, in the direction of which the sabot is pushed inside the housing. The third Connection contact is preferably designed as an electrically conductive rod guided by the housing, which extends into the interior of the housing. If the sabot is moved into its end position, the sabot comes into contact with the electrically conductive rod of the third connection contact, and thus the first connection contact is electrically connected to the third connection contact. According to the invention, the third connection contact is also referred to as a bypass electrode. Such a bypass electrode can serve, for example, as a control for triggering the quick disconnect switch. Alternatively, the bypass electrode can also bring the following advantage: Is the second connection contact directly with the one polarity of a current source in a circuit, the first connection contact before the load with the other polarity of the current source and the third connection contact behind the load with the different polarity of the power source, so when switching the quick disconnect switch, both the capacitance and the inductance of the load circuit can be discharged. In addition, in the event of an arc being formed between the first and the second connection contact, the energy drawn from the power source is distributed over the third connection contact, so that from the time the third connection contact is made with the first connection contact (it is burning at this time the arc between the first and the second, already mechanically separated connection contact) leads to a current distribution that greatly disrupts the arc and as a result can be quickly extinguished. In this way, less energy is transferred into the vaporizable medium, and after separation or after the arc has been extinguished, more vaporizable medium is available in solid or liquid form for the insulation between the first and the second connection contact.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters ist es bevorzugt, dass die Trennkammer nicht vollständig mit verdampfbarem Medium gefüllt ist. Dennoch muss die Bedingung erfüllt sein, dass der Trennbereich mit dem verdampfbaren Medium in Kontakt steht, da sonst nicht unbedingt gewährleistet ist, dass der Lichtbogen das verdampfbare Medium verdampfen kann. Diese unvollständige Füllung der Trennkammer mit dem verdampfbaren Medium ist vorteilhaft, weil die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Mediums und der Gehäusematerialien in der Regel stark unterschiedlich sind und so bei Erwärmung der Baugruppe hohe Zwangsspannungen im Gehäuse entstehen könnten. Zudem baut der so vorhandene Gaspuffer die bei der Verdampfung des Mediums anders entstehenden extrem hohen Druckspitzen auf materialmäßig beherrschbare Werte ab.In an embodiment of the quick disconnect switch according to the invention, it is preferred that the separating chamber is not completely filled with vaporizable medium. Nevertheless, the condition must be met that the separation area is in contact with the evaporable medium, since otherwise it is not absolutely guaranteed that the arc can evaporate the evaporable medium. This incomplete filling of the separation chamber with the vaporizable medium is advantageous because the thermal expansion coefficients of the medium and the housing materials are generally very different and, as the assembly heats up, high forced stresses could arise in the housing. In addition, the gas buffer that is present in this way reduces the extremely high pressure peaks that arise when the medium is evaporated to values that are manageable in terms of material.

Das verdampfbare Medium kann flüssig, gasförmig, gelartig, schaumartig oder mehrfaserig vorliegen. Vorzugsweise geht das verdampfbare Medium bei Erreichen der Siede- oder Verdampfungstemperatur ganz oder teilweise in einen gasförmigen Zustand über, auch kann es teilweise sogar zersetzt werden. Auch ist es bevorzugt, dass das verdampfbare Medium isolierende Eigenschaften hat, damit der Lichtbogen nach ausreichender Entfernung der beiden aufgetrennten Teile des Trennbereichs gelöscht werden kann und danach zwischen den getrennten Kontakten eine ausreichende Isolation gegen einen dann unerwünschten Stromfluss besteht. Als flüssiges Medium ist ein Öl, beispielsweise Silikonöl, oder ein Silan, beispielsweise Hexasilan, mit möglichst wenig Kohlenstoffatomanteil bevorzugt. Als Pulver oder Feststoff können bspw. Sande, Borsäure, Boroxide und/oder Salze der Borsäure, jeweils mit oder ohne Vorkonditionierung innerhalb oder außerhalb des erfindungsgemäßen Unterbrechungsschaltglieds bei erhöhten Temperaturen, eingesetzt werden.The evaporable medium can be liquid, gaseous, gel-like, foam-like or multi-fiber. When the boiling or evaporation temperature is reached, the vaporizable medium preferably changes completely or partially into a gaseous state, and it can even be partially decomposed. It is also preferred that the vaporizable medium has insulating properties, so that the arc can be extinguished after the two separated parts of the separation region have been sufficiently removed and afterwards there is sufficient insulation between the separated contacts against an then undesired current flow. An oil, for example silicone oil, or a silane, for example hexasilane, with as little carbon atom as possible is preferred as the liquid medium. For example, sands, boric acid, boron oxides and / or salts of boric acid, in each case with or without preconditioning, inside or outside the interruption switching element according to the invention at elevated temperatures, can be used as powder or solid.

In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Kontakteinheit einen Stauchbereich aufweist, der auf einer dem Trennbereich gegenüberliegenden Seite des Treibspiegels angeordnet ist. Der Stauchbereich kann einen Hohlraum aufweisen. Insbesondere kann der Stauchbereich hohlzylindrisch und im Querschnitt vorzugsweise ringförmig ausgebildet sein. Der Hohlraum ermöglicht ein leichteres Stauchen des Stauchbereichs, als wenn der Stauchbereich massiv stabförmig ausgebildet wäre. Ein ringförmiger Querschnitt begünstigt ein, über den Umfang gesehen, gleichmäßiges Falten der Hohlzylinderwandung während des Stauchvorgangs. Der Hohlraum ist vorzugsweise mit verdampfbarem Medium gefüllt. Vorzugsweise steht der Hohlraum derart mit der Trennkammer in Kontakt, dass bei einer Stauchung des Stauchbereichs verdampfbares Medium aus dem Hohlraum in die Trennkammer abgegeben wird. Dies hat den Vorteil, dass bei der Stauchung des Stauchbereichs das verdampfbare Medium zusätzlich als Löschmittel auf den Lichtbogen gespritzt wird. Dies führt zu einer schnelleren Löschung des Lichtbogens.In one embodiment of the present invention, it is preferred that the contact unit has a compression region which is arranged on a side of the sabot opposite the separation region. The compression area can have a cavity. In particular, the compression area can be hollow-cylindrical and preferably annular in cross-section. The cavity enables the compression area to be compressed more easily than if the compression area were designed to be solidly rod-shaped. An annular cross section favors a uniform folding of the hollow cylinder wall, seen over the circumference, during the upsetting process. The cavity is preferably filled with vaporizable medium. The cavity is preferably in contact with the separation chamber in such a way that, when the compression area is compressed, evaporable medium is released from the cavity into the separation chamber. This has the advantage that when the upsetting area is compressed, the vaporizable medium is additionally sprayed onto the arc as an extinguishing agent. This leads to faster extinguishing of the arc.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann der Stauchbereich hinsichtlich des Materials und der Geometrie so ausgelegt sein, dass die Wandung des Stauchbereichs infolge der Stauchbewegung, vorzugsweise mäanderförmig, gefaltet wird.According to one embodiment of the invention, the compression area can be designed with regard to the material and the geometry such that the wall of the compression area is folded, preferably in a meandering manner, as a result of the compression movement.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters ist es bevorzugt, dass der Trennbereich stabförmig ausgebildet ist. Die gerade, stabförmige Ausbildung ermöglicht eine einfache Herstellung der Kontakteinheit und ist somit kostengünstiger als dies bei komplexeren Unterbrechungsschaltgliedern der Fall ist, die bspw. in der DE 10 2016 124 176 A1 beschrieben sind und bei Anwendungen eingesetzt werden, die eine schnellere Abschaltung des Stroms erfordern.In an embodiment of the quick disconnect switch according to the invention, it is preferred that the separating area is rod-shaped. The straight, rod-shaped design enables simple manufacture of the contact unit and is therefore less expensive than is the case with more complex interrupter switching elements, which, for example, in the DE 10 2016 124 176 A1 are described and used in applications that require a faster shutdown of the current.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters weist der Trennbereich vorzugsweise eine Sollbruchstelle auf, um die Trennung des Trennbereichs in mindestens zwei Teile durch Bewegung des Kolbenelements zu erleichtern. Die Sollbruchstelle kann in der Form einer Bohrung, einer Nut, eines Teilschnitts oder einer Kerbe vorliegen. Solche Sollbruchstellen reduzieren den zu trennenden Trennbereich, ohne den elektrischen Durchgangswiderstand wesentlich zu erhöhen. Solche Sollbruchstellen dienen auch dazu, die Trennung des Trennbereichs berechenbar zu machen, zu erleichtern und in günstiger Weise zu gestalten. In einer Ausgestaltung ist die Sollbruchstelle derart als Bohrung in dem Trennbereich ausgebildet, dass die Trennkammer mit dem Hohlraum des Stauchbereichs verbunden ist. Auf diese Weise kann bei einer Trennung des Trennbereichs an der Sollbruchstelle gewährleistet werden, dass im Hohlraum befindliches verdampfbares Medium bei der Stauchung des Stauchbereichs in die Trennkammer an der Stelle austritt, an der der Lichtbogen gebildet wird.In a further embodiment of the quick-disconnect switch according to the invention, the separation area preferably has a predetermined breaking point in order to facilitate the separation of the separation area into at least two parts by moving the piston element. The predetermined breaking point can be in the form of a hole, a groove, a partial cut or a notch. Such predetermined breaking points reduce the separation area to be separated without significantly increasing the electrical volume resistance. Such predetermined breaking points also serve to make the separation of the separation area calculable, to facilitate it and to make it more economical. In one configuration, the predetermined breaking point is designed as a bore in the separation area in such a way that the separation chamber is connected to the cavity of the compression area. In this way, when the separation area is separated at the predetermined breaking point, it can be ensured that vaporizable medium in the cavity exits into the separation chamber at the point at which the arc is formed when the compression area is compressed.

Bohrungen haben den Vorteil, dass durch die Entnahme des Materials Schwächungsstellen gebildet werden, an denen besonders leicht eine Bruchstelle im Material entstehen kann.Boreholes have the advantage that the removal of the material creates weakening points at which a break in the material can particularly easily occur.

Unter einer Nut als Sollbruchstelle soll hierin eine Schlitzung von bestimmter Tiefe verstanden werden (die im Querschnitt als Sackloch erscheint), die aber im Querschnitt auch eine gleichmäßige Dicke hat. Unter einer Kerbe soll eine Vertiefung verstanden werden, die nahe der Oberfläche des Trennbereichs breiter ist als in größerer Tiefe. Beide sind geeignete Sollbruchstellenelemente. Kerben erlauben es vorteilhaft, ganze Abschnitte des Trennbereichs radial zu verschieben. Wenn nur eine Nut vorgesehen ist, insbesondere eine schmale Nut, kann die radiale Verschiebung durch eine Verkippung und Verkantung erschwert oder behindert werden.A groove as a predetermined breaking point is understood here to mean a slit of a certain depth (which appears in the cross section as a blind hole), but which also has a uniform thickness in cross section. A notch is to be understood as a depression which is wider near the surface of the separation area than at a greater depth. Both are suitable breaking point elements. Notches advantageously allow entire sections of the separation area to be radially displaced. If only one groove is provided, in particular a narrow groove, the radial displacement can be made more difficult or hindered by tilting and tilting.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters ist das Trennelement im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung des elektrischen Stroms in der Kontakteinheit bewegbar oder verformbar, bzw. wirkt aus dieser Richtung auf den Trennbereich. Unter „im Wesentlichen senkrecht“ soll auch eine Abweichung vom 90°-Winkel um bis zu 30° verstanden werden. Die Bewegung oder Verformung des Kolbenelements ist vorzugsweise ansteuerbar, beispielsweise durch Auslösung einer Explosivladung.In a further embodiment of the quick disconnect switch according to the invention, the isolating element can be moved or deformed substantially perpendicular to the direction of flow of the electrical current in the contact unit, or acts on the isolating area from this direction. “Essentially vertical” should also be understood to mean a deviation from the 90 ° angle by up to 30 °. The movement or deformation of the piston element can preferably be controlled, for example by triggering an explosive charge.

Als Explosivladung wird hier allgemein ein Stoff verstanden, der sich bei einer entsprechenden Aktivierung schnell und stark ausdehnt. Es kommt ein Stoff oder Stoffgemisch infrage, der/das durch inneren Druck das Trennelement in Richtung des Trennbereichs bewegen kann. Dabei können Gase oder Dämpfe erzeugt werden. Zweckmäßig sind hier Nitrozellulosepulver oder Double Base Pulver (diese sind Mischungen aus NC und NGL), aber vor allem die bekannten Zünd- und Anzündstoffe wie ZPP (Zirkonium Potassium Perchlorat), wie sie in handelsüblichen Airbaganzündern verwendet werden oder auch Sprengstoffe wie beispielsweise Silberazid, Hexogen oder Oktogen. Sogenannte Minidetonatoren könnten hier zwar auch verwendet werden, finden jedoch eher in Unterbrechungsschaltgliedern Verwendung, bei denen eine wesentlich schnellere Trennung des Trennbereichs erforderlich ist. Der Vorteil der Verwendung von handelsüblichen Airbaganzündern liegt darin, dass sie kostengünstiger als Minidetonatoren sind und vor allem bereits in der Technik voll eingeführt und qualifiziert sind. Erfindungsgemäß ist es also bevorzugt, dass eine Explosivladung verwendet wird, die von Minidetonatoren verschieden ist.An explosive charge is generally understood here to mean a substance that expands quickly and strongly when activated accordingly. A substance or mixture of substances can be used which can move the separating element in the direction of the separating area by internal pressure. Gases or vapors can be generated. Appropriate here are nitrocellulose powder or double base powder (these are mixtures of NC and NGL), but above all the known igniters and igniters such as ZPP (zirconium potassium perchlorate), as used in commercial airbag lighters or explosives such as silver azide, hexogen or octogen. So-called mini-tonators could also be used here, but are rather used in interruption switching elements, in which a much faster separation of the separation area is required. The advantage of using commercially available airbag lighters is that they are cheaper than mini-toners and, above all, are already fully established and qualified in technology. According to the invention, it is therefore preferred that an explosive charge is used which is different from mini-toners.

Die Aktivierung der Explosivladung erfolgt in der Regel durch einen Anzünder oder einen Zünder. Der Anzünder kann einen Hitzedraht oder Explosionsdraht beinhalten oder auch durch eine elektrische Ladung gezündet werden. Einem Gas kann auch ein fester, oder flüssiger, oder anderer gasförmiger Stoff beigemischt werden, insbesondere ein Oxidationsmittel. Alternativ oder zusätzlich kann eine Explosion auch passiv ausgelöst werden, d. h. durch die bloße Erwärmung eines Explosivstoffes.The explosive charge is usually activated by a lighter or a detonator. The lighter can include a hot wire or an explosive wire, or can be ignited by an electrical charge. A solid, or liquid, or other gaseous substance, in particular an oxidizing agent, can also be mixed into a gas. Alternatively or additionally, an explosion can also be triggered passively, i. H. by simply heating an explosive.

Damit die Kontakteinheit bei Bewegung des Treibspiegels am anschlusskontaktseitigen Ende nicht aus dem Gehäuse geschoben wird, weist sie einen Flansch im Inneren des Gehäuses auf, der direkt an der Innenseite des Gehäuses angrenzt.So that the contact unit is not pushed out of the housing when the sabot moves at the connection-contact end, it has a flange in the interior of the housing, which is directly adjacent to the inside of the housing.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Kontakteinheit einstückig gefertigt ist, d.h. einstückig vorliegt. In diesem Fall sind alle Bestandteile, wie Anschlusskontakte, Stauchbereich(e), Treibspiegel, Trennbereich und Flansch(e) - sofern vorhanden - aus einem Stück gefertigt. Die Kontakteinheit ist aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, vorzugsweise einem Metall, stärker bevorzugt Aluminium oder Kupfer.It is further preferred that the contact unit is made in one piece, i.e. is in one piece. In this case, all components, such as connection contacts, compression area (s), sabot, separation area and flange (s) - if available - are made from one piece. The contact unit is formed from an electrically conductive material, preferably a metal, more preferably aluminum or copper.

Das bewegbare oder verformbare Trennelement kann entweder ein Kolbenelement oder ein Dehngefäß sein. Das Kolbenelement wird vorzugsweise von dem Gehäuse geführt und kann zur Trennung des Trennbereichs in dessen Richtung bewegt werden. Das Dehngefäß wird vorzugsweise in Richtung des Trennbereichs verformt und führt auf diese Weise zu dessen Trennung. Ein derartiges Dehngefäß ist in der Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 19201212.8 beschrieben und kann ebenso in den erfindungsgemäßen Schnelltrennschaltern verwendet werden.The movable or deformable separating element can either be a piston element or an expansion vessel. The piston element is preferably guided by the housing and can be moved in the direction of the separation region to separate it. The expansion vessel is preferably deformed in the direction of the separation area and in this way leads to its separation. Such an expansion vessel is in the patent application with the application number EP 19201212.8 described and can also in the quick disconnect switches according to the invention can be used.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters weist die Kontakteinheit vorzugsweise einen weiteren Treibspiegel auf, der die Trennkammer auf einer dem ersten Treibspiegel gegenüberliegenden Seite begrenzt. Vorzugsweise weist die Kontakteinheit dann einen weiteren Stauchbereich auf, der auf einer dem Trennbereich gegenüberliegenden Seite des weiteren Treibspiegels angeordnet ist. In anderen Worten ist es bevorzugt, dass der Schnelltrennschalter entlang der Achse der Kontakteinheit spiegelsymmetrisch aufgebaut ist. Für den Bereich der Kontakteinheit, der den weiteren Stauchbereich und den weiteren Treibspiegel aufweist, sind die gleichen Ausgestaltungen bevorzugt, wie bei der Ausgestaltung, die nur einen Treibspiegel und einen Stauchbereich aufweist. Auch hier kann ein vierter Anschlusskontakt vorgesehen sein, der ebenso wie der dritte Anschlusskontakt als Bypass-Elektrode fungieren kann, d.h. der vierte Anschlusskontakt ist in der Ausgangsposition des weiteren Treibspiegels weder mit dem ersten Anschlusskontakt noch mit dem zweiten Anschlusskontakt elektrisch verbunden, ist jedoch in der Endposition des weiteren Treibspiegels mit einem der beiden ersten und zweiten Anschlusskontakte elektrisch verbunden. Der vierte Anschlusskontakt ist elektrisch von der Außenseite des Gehäuses zugänglich. Er befindet sich vorzugsweise auf der gleichen Seite des zweiten Anschlusskontakts der Kontakteinheit, in dessen Richtung der weitere Treibspiegel im Inneren des Gehäuses geschoben wird. Der vierte Anschlusskontakt ist vorzugsweise als ein von dem Gehäuse geführter elektrisch leitender Stab ausgeführt, der in das Innere des Gehäuses reicht. Wird der weitere Treibspiegel in seine Endposition bewegt, so kommt es zur Berührung des Treibspiegels mit dem elektrisch leitenden Stab des vierten Anschlusskontakts, und somit zur elektrischen Verbindung des zweiten Anschlusskontakts mit dem vierten Anschlusskontakt. Enthält ein solcher Schalter sowohl einen dritten als auch einen vierten Anschlusskontakt, so kann einer dieser beiden zusätzlichen Anschlusskontakte beispielsweise als Kontrolle für die Auslösung des Schnelltrennschalters und der andere zur zusätzlichen Entladung des Lastkreises und zur zusätzlichen Schwächung des Lichtbogens eingesetzt werden, wie es weiter oben in Verbindung mit dem dritten Anschlusskontakt beschrieben ist.In a further embodiment of the quick disconnect switch according to the invention, the contact unit preferably has a further sabot which delimits the separation chamber on a side opposite the first sabot. The contact unit then preferably has a further compression region which is arranged on a side of the further sabot opposite the separation region. In other words, it is preferred that the quick-disconnect switch is constructed with mirror symmetry along the axis of the contact unit. For the area of the contact unit which has the further compression area and the further sabot, the same configurations are preferred as in the configuration which has only one sabot and one compression area. A fourth connection contact can also be provided here, which, like the third connection contact, can function as a bypass electrode, i.e. in the starting position of the further sabot, the fourth connection contact is neither electrically connected to the first connection contact nor to the second connection contact, but is electrically connected to one of the two first and second connection contacts in the end position of the further sabot. The fourth connection contact is electrically accessible from the outside of the housing. It is preferably located on the same side of the second connection contact of the contact unit, in the direction of which the further sabot is pushed inside the housing. The fourth connection contact is preferably designed as an electrically conductive rod which is guided by the housing and extends into the interior of the housing. If the further sabot is moved into its end position, the sabot comes into contact with the electrically conductive rod of the fourth connection contact, and thus the second connection contact is electrically connected to the fourth connection contact. If such a switch contains both a third and a fourth connection contact, one of these two additional connection contacts can be used, for example, as a control for triggering the quick-disconnect switch and the other for additional discharge of the load circuit and for additional weakening of the arc, as described above in Connection with the third connection contact is described.

Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters kann aus einem Material sein, das den zur Verschiebung des Treibspiegels nötigen Innendruck durch die Verdampfung des verdampfbaren Materials standhält. Hierfür kommt verstärkter Kunststoff oder ein Metall infrage. Als verstärkter Kunststoff können alle handelsüblichen glasfaser- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffe verwendet werden. The housing of the quick disconnect switch according to the invention can be made of a material that withstands the internal pressure required to shift the sabot through the evaporation of the evaporable material. Reinforced plastic or a metal can be used for this. All commercially available glass fiber or carbon fiber reinforced plastics can be used as the reinforced plastic.

Mögliche Metalle sind hochfeste Stähle wie der 1.2436, der 1.4112, der 1.4122, der 1.4301, der 1.4305 oder der 1.7522. Da die Kontakteinheit funktionsgemäß elektrisch leitend sein muss, muss ein Gehäuse aus Metall oder elektrisch gut leitfähigen Kunststoffen gegenüber der Kontakteinheit isoliert werden, da sonst der Strom über das Gehäuse geführt werden würde und der Trennschalter nicht trennen könnte. Hierfür sind insbesondere Isolierschichten an der Innenwand des Gehäuses an den Stellen vorgesehen, an denen ein Kontakt mit der Kontakteinheit stattfindet oder stattfinden kann. Die Isolierschichten umfassen vorzugsweise einen geeigneten Isolierstoff, bzw. bestehen daraus, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff. Als Kunststoff hierfür kann je nach Anwendungsbereich der Baugruppe beispielsweise Polyoxymethylen (POM), PA6 oder PAI (Duratron oder Torlon) verwendet werden.Possible metals are high-strength steels such as 1.2436, 1.4112, 1.4122, 1.4301, 1.4305 or 1.7522. Since the contact unit must be electrically conductive in terms of its function, a housing made of metal or electrically highly conductive plastics must be insulated from the contact unit, since otherwise the current would be conducted through the housing and the isolating switch could not separate. For this purpose, in particular insulating layers are provided on the inner wall of the housing at the points at which contact with the contact unit takes place or can take place. The insulating layers preferably comprise or consist of a suitable insulating material, for example of a suitable plastic. Depending on the area of application of the assembly, polyoxymethylene (POM), PA6 or PAI (Duratron or Torlon) can be used as the plastic for this.

Weitere Merkmale, aber auch Vorteile der Erfindung, ergeben sich aus den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen und den zugehörigen Beschreibungen. In den Abbildungen und in den dazugehörigen Beschreibungen sind Merkmale der Erfindung in Kombination beschrieben. Diese Merkmale können allerdings auch in anderen Kombinationen von einem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst werden. Jedes offenbarte Merkmal ist also auch als in technisch sinnvollen Kombinationen mit anderen Merkmalen offenbart zu betrachten. Die Abbildungen sind teilweise leicht vereinfacht und schematisch:

1 ist eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters vor der Trennung des Trennbereichs.
2 ist eine Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters nach 1 nach der Trennung des Trennbereichs.
3 ist eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters mit zwei Treibspiegeln vor der Trennung des Trennbereichs.
4 ist eine Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters nach 3 nach der Trennung des Trennbereichs.
5 ist eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters mit einer Isolationsschicht vor der Trennung des Trennbereichs.
6 zeigt einen elektrischen Schaltkreis, in dem ein Schnelltrennschalter nach 1 eingesetzt wird, der einen dritten Anschlusskontakt als sogenannte Bypass-Elektrode zum schnelleren „Aushungern“ des Lichtbogens aufweist.

Further features, but also advantages of the invention, result from the drawings listed below and the associated descriptions. In the figures and in the associated descriptions, features of the invention are described in combination. However, these features can also be included in other combinations of an object according to the invention. Each feature disclosed is therefore also to be regarded as being disclosed in technically meaningful combinations with other features. The illustrations are partly slightly simplified and schematic:

1 is a cross-sectional view of a quick disconnect switch according to the invention before the separation area is separated.
2nd is a cross-sectional view of the quick disconnect switch according to the invention 1 after the separation of the separation area.
3rd is a cross-sectional view of a quick disconnect switch according to the invention with two sabot mirrors before the separation area is separated.
4th is a cross-sectional view of the quick disconnect switch according to the invention 3rd after the separation of the separation area.
5 is a cross-sectional view of a quick disconnect switch according to the invention with an insulation layer before the separation area is separated.
6 shows an electrical circuit in which a quick disconnect switch after 1 is used, which has a third connection contact as a so-called bypass electrode for faster "starvation" of the arc.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schnelltrennschalter 1 vor der Trennung des Trennbereichs 7 im Querschnitt. Der Schnelltrennschalter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das eine Kontakteinheit 3 umgreift, die durch das Gehäuse 1 durchgeführt ist. Die Kontakteinheit 3 weist einen ersten Anschlusskontakt 4 und einen zweiten Anschlusskontakt 5 auf, die vorzugsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten außen am Gehäuse 1 angeordnet sind. Über die Anschlusskontakte 4 und 5 kann der Kontakteinheit ein elektrischer Strom zu- bzw. abgeführt werden. Die Kontakteinheit 3 ist aus einem leitenden Material und vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Kontakteinheit 3 weist weiterhin einen Treibspiegel 6 auf, der vorzugsweise mittig in der Kontakteinheit 3 angeordnet ist. Der Treibspiegel 6 begrenzt eine Trennkammer 8 im Inneren des Gehäuses 2 zumindest teilweise, bzw. trennt das Innere des Gehäuses 2 in zwei Kammern, nämlich die Trennkammer 8 und die Stauchkammer 19. In der Trennkammer 8 ist zusätzlich ein bewegbares oder verformbares Trennelement 9 angeordnet. Weiterhin ist die Trennkammer 8 mit einem verdampfbaren Medium 10 gefüllt das mit dem Trennbereich 7 in Kontakt steht. Die Trennkammer 8 muss nicht vollständig mit verdampfbarem Medium 10 gefüllt sein, solange gewährleistet ist, dass im Falle der Bildung des Lichtbogens zwischen den zwei getrennten Enden des Trennbereichs 7 diese beiden Enden von verdampfbarem Medium 10 umgeben sind, sodass der Lichtbogen durch das verdampfbare Medium 10 führt und dieses verdampfen kann. Das bewegbare oder verformbare Trennelement 9 kann sich vorzugsweise in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Kontakteinheit 3 bewegen bzw. verformen, sodass der Trennbereich 7 in zwei Teile getrennt wird. Durch die Entstehung eines Lichtbogens zwischen den zwei getrennten Teilen des Trennbereichs 7 wird der Gasdruck durch Verdampfung des verdampfbaren Mediums 10 in der Trennkammer 8 erhöht, sodass der Treibspiegel 6 in seiner Ausgangsposition bedrückt wird und in Richtung des Anschlusskontaktes 4 in seine Endposition bewegt wird. Dabei entsteht ein Isolationsabstand zwischen dem ersten Anschlusskontakt 4 und dem zweiten Anschlusskontakt 5. Durch die Bewegung des Treibspiegels wird der Stauchbereich 11 in der Stauchkammer 19 vorzugsweise mäanderförmig gefaltet, da er vorzugsweise als Hohlzylinder vorliegt. Der im Stauchbereich 11 vorliegende Hohlraum 12 ist vorzugsweise ebenso mit verdampfbarem Medium 10 gefüllt und steht vorzugsweise in Verbindung mit der Trennkammer 8. Die Verbindung zwischen dem Hohlraum 12 und der Trennkammer 8 kommt vorzugsweise durch eine als Bohrung ausgebildete Sollbruchstelle 13 am Trennbereich 7 zustande. Der Hohlraum 12 und die Befüllung dessen mit verdampfbarem Medium 10 sowie die Verbindung zwischen dem Hohlraum 12 und der Trennkammer 8 ermöglichen es, dass im Falle der Trennung an der Sollbruchstelle 13 die durch die Stauchung des Stauchbereichs 11 bedingte Volumenänderung des Hohlraums 12 verdampfbares Medium 10 aus dem Hohlraum 12 in die Trennkammer 8 gespritzt wird, sodass dieses verdampfbare Medium 10 sowohl zur Löschung des Lichtbogens als auch zur Erhöhung des Innendrucks durch Verdampfung im Lichtbogen zur Verfügung steht. Die Bewegung bzw. Verformung des Trennelements 9 wird vorzugsweise durch eine Explosivladung 14 ausgelöst. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Schnelltrennschalter 1 nach 1 im Zustand der Trennung des Trennbereichs 7. Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann der erfindungsgemäße Schnelltrennschalter 1 einen dritten Anschlusskontakt 20 aufweisen, der vorzugsweise auf der Seite des Gehäuses 2 angeordnet ist, in die sich der Treibspiegel 6 bewegt. Der dritte Anschlusskontakt 20 ist vorzugsweise als ein von dem Gehäuse 2 geführter Stab ausgestaltet, der so weit in Innere des Gehäuses 2 reicht, dass der Treibspiegel 6 bei seiner Bewegung von der Ausgangsposition in die Endposition eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusskontakt 4 und dem dritten Anschlusskontakt 20 herstellt. Der als Stab ausgeführte dritte Anschlusskontakt 20 ist vorzugsweise ein stauchbarer oder knickbarer Stab. Der dritte Anschlusskontakt 20 steht vorzugsweise nicht mit dem Gehäuse 2 elektrisch in Verbindung. Da der in den 1 und 2 gezeigte Schnelltrennschalter 1 vorzugsweise ein Gehäuse 2 aus einem elektrisch leitenden Material hat, ist es notwendig, dass die Kontakteinheit 3 auf einer der beiden Seiten der Anschlusskontakte 4 und 5 gegen das Gehäuse 2 isoliert ist. Hierfür zeigt der Schnelltrennschalter 1 in 1 und 2 eine trennbereichsseitige Isolationsschicht 18, die jedoch alternativ auch an dem Anschlusskontakt auf der Seite des Stauchbereichs vorliegen könnte. In 5 wird ein erfindungsgemäßer Schnelltrennschalter 1 gezeigt, der ebenso ein Gehäuse 2 aus einem elektrisch leitenden Metall aufweist. Um eine gute Isolation zwischen der Kontakteinheit 3 und dem elektrisch leitenden Metall des Gehäuses 2 zu verwirklichen, weist das Gehäuse eine Innenisolationsschicht 24 auf, die über die komplette Innenfläche des Gehäuses reicht und auch eine Isolation gegenüber der Kontakteinheit ermöglicht. Ansonsten ist der in 5 gezeigte Schnelltrennschalter 1 im Wesentlichen baugleich zu dem in 1 gezeigten Schnelltrennschalter 1. 1 shows a quick disconnect switch according to the invention 1 before separating the separation area 7 in cross section. The quick disconnect switch 1 has a housing 2nd on that a contact unit 3rd encompasses that through the housing 1 is carried out. The contact unit 3rd has a first connection contact 4th and a second connection contact 5 on, preferably on two opposite sides outside of the housing 1 are arranged. Via the connection contacts 4th and 5 an electrical current can be supplied to or removed from the contact unit. The contact unit 3rd is made of a conductive material and preferably in one piece. The contact unit 3rd still has a sabot 6 on, which is preferably centered in the contact unit 3rd is arranged. The sabot 6 delimits a separation chamber 8th inside the case 2nd at least partially, or separates the inside of the housing 2nd in two chambers, namely the separation chamber 8th and the stuffer box 19th . In the separation chamber 8th is also a movable or deformable separating element 9 arranged. Furthermore, the separation chamber 8th with an evaporable medium 10th filled that with the separation area 7 is in contact. The separation chamber 8th does not have to be completely with vaporizable medium 10th be filled as long as it is ensured that in the event of the formation of an arc between the two separate ends of the separation region 7 these two ends of vaporizable medium 10th are surrounded so that the arc through the vaporizable medium 10th leads and this can evaporate. The movable or deformable partition 9 can preferably be in a direction perpendicular to the direction of extension of the contact unit 3rd move or deform so that the separation area 7 is divided into two parts. By the creation of an arc between the two separate parts of the separation area 7 becomes the gas pressure through evaporation of the evaporable medium 10th in the separation chamber 8th increased so that the sabot 6 is depressed in its starting position and in the direction of the connection contact 4th is moved to its end position. This creates an insulation gap between the first connection contact 4th and the second connection contact 5 . The upsetting area becomes due to the movement of the sabot 11 in the stuffer box 19th preferably folded in a meandering shape, since it is preferably in the form of a hollow cylinder. The one in the upset area 11 present cavity 12th is preferably also with vaporizable medium 10th filled and is preferably in connection with the separation chamber 8th . The connection between the cavity 12th and the separation chamber 8th comes preferably through a predetermined breaking point designed as a bore 13 at the separation area 7 conditions. The cavity 12th and filling it with vaporizable medium 10th as well as the connection between the cavity 12th and the separation chamber 8th allow that in the event of separation at the predetermined breaking point 13 by the compression of the compression area 11 conditional volume change of the cavity 12th vaporizable medium 10th from the cavity 12th into the separation chamber 8th is sprayed so that this vaporizable medium 10th is available both for quenching the arc and for increasing the internal pressure due to evaporation in the arc. The movement or deformation of the separating element 9 is preferably by an explosive charge 14 triggered. 2nd shows the quick disconnect switch according to the invention 1 to 1 in the state of separation of the separation area 7 . As in the 1 and 2nd shown, the quick disconnect switch according to the invention 1 a third connection contact 20th have, which is preferably on the side of the housing 2nd is arranged, in which the sabot 6 emotional. The third connection contact 20th is preferably as one of the housing 2nd guided rod designed so far inside the housing 2nd is enough that the sabot 6 when moving from the starting position to the end position, an electrical connection between the first connection contact 4th and the third connection contact 20th manufactures. The third connection contact designed as a rod 20th is preferably a compressible or bendable rod. The third connection contact 20th is preferably not with the housing 2nd electrically connected. Since the in the 1 and 2nd shown quick disconnect switch 1 preferably a housing 2nd made of an electrically conductive material, it is necessary that the contact unit 3rd on one of the two sides of the connection contacts 4th and 5 against the housing 2nd is isolated. The quick disconnect switch shows this 1 in 1 and 2nd an insulation layer on the parting area 18th which, however, could alternatively also be present on the connection contact on the side of the compression area. In 5 becomes a quick disconnect switch according to the invention 1 shown which is also a housing 2nd comprises an electrically conductive metal. For good insulation between the contact unit 3rd and the electrically conductive metal of the housing 2nd to realize, the housing has an inner insulation layer 24th that extends over the entire inner surface of the housing and also enables insulation from the contact unit. Otherwise the is in 5 shown quick disconnect switch 1 essentially identical to that in 1 shown quick disconnect switch 1 .

Der Anschlusskontakt bzw. Bypass-Elektrode 20 kann bei größeren Baugruppen auch im Hohlraum 12 angebracht sein. In diesem Fall ist die Verschlussschraube 23 im ersten Anschlusskontakt 4 bzw. zweiten Anschlusskontakt 5 aus einem Isolatormaterial gefertigt und hält den Anschlusskontakt 20 in Position (nicht gezeichnet).The connection contact or bypass electrode 20th can also be used in the cavity for larger assemblies 12th to be appropriate. In this case, the screw plug 23 in the first connection contact 4th or second connection contact 5 made of an insulator material and holds the connection contact 20th in position (not shown).

3 zeigt einen erfindungsgemäßen Schnelltrennschalter 1 vor der Trennung des Trennbereichs 7 im Querschnitt. 4 zeigt den gleichen Schnelltrennschalter 1 nach der Trennung des Trennbereichs 7 im Querschnitt. Die linke Seite des Schnelltrennschalters 1 ist identisch mit der linken Seite des Schnelltrennschalters 1 in den 1 und 2. Hier wird im Hinblick auf die verwendeten Bezugszeichen auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen. Weiterhin weist der Schnelltrennschalter 1 in den 3 und 4 eine Kontakteinheit 3 auf, die einen weiteren Treibspiegel 15 aufweist, der die Trennkammer 8 auf einer dem Treibspiegel 6 gegenüberliegenden Seite begrenzt. Die Kontakteinheit 3 ist also spiegelsymmetrisch ausgeführt, d.h. weist eine Spiegelebene auf, die senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Kontakteinheit 3 steht, wobei die Erstreckungsrichtung entlang der Kontakteinheit 3 von dem ersten Anschlusskontakt 4 zu dem zweiten Anschlusskontakt 5 verläuft. In anderen Worten weist die Kontakteinheit 3 einen weiteren Stauchbereich 16 auf, der auf einer dem Trennbereich 7 gegenüberliegenden Seite des weiteren Treibspiegels 15 angeordnet ist. Der Stauchbereich 16 ist vorzugsweise genau so ausgestaltet wie der Stauchbereich 11, d.h. er weist vorzugsweise ebenso einen Hohlraum 12 auf und ist vorzugsweise hohlzylindrisch und im Querschnitt ringförmig ausgebildet. Der Hohlraum 12 im Stauchbereich 16 ist vorzugsweise ebenso mit verdampfbarem Medium 10 gefüllt und steht derart mit der Trennkammer 8 in Kontakt, dass bei einer Stauchung des Stauchbereichs 16 verdampfbares Medium 10 aus dem Hohlraum 12 in die Trennkammer 8 abgegeben wird. Alle genannten bevorzugten Merkmale des Stauchbereichs 11 sind vorzugsweise auch beim Stauchbereich 16 verwirklicht. Wird die Explosivladung 14 gezündet bewegt sich das Trennelement 9 in Richtung des Trennbereichs 7 und trennt dieses an den Sollbruchstellen 13 von den Treibspiegeln 6 und 15 ab. Durch Entstehung eines Lichtbogens zwischen den abgetrennten Enden des Trennbereichs 7 wird das verdampfbare Medium 10 erwärmt und es entsteht ein Gasdruck in der Trennkammer 8, der den Treibspiegel 6 in Richtung des Anschlusskontakts 4 und den Treibspiegel 15 in Richtung des Anschlusskontakts 5 treibt. Auf diese Weise entsteht ein Sicherheitsabstand zwischen den getrennten Enden des Trennbereichs 7 und somit ein Isolationsabstand zwischen den beiden Anschlusskontakten 4 und 5, wie in 4 gezeigt. An einer der beiden Seiten der Kontakteinheit 3, die von dem Gehäuse umgriffen werden, ist die Kontakteinheit 3 vorzugsweise gegen das Gehäuse 2 isoliert, zumindest in dem Fall, in dem das Gehäuse 2 aus einem elektrisch leitenden Material besteht. In der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform ist das auf der Seite des zweiten Anschlusskontakts 5 verwirklicht. Der Schnelltrennschalter 1 kann auch - wie in den 3 und 4 gezeigt - einen dritten Anschlusskontakt 20 und/oder einen vierten Anschlusskontakt 21 aufweisen. Die Funktion der Anschlusskontakte 20 und 21 ist weiter oben bereits beschrieben. Der Hauptvorteil von zwei Trennstellen in 3 bzw. 4 liegt darin, dass sich die Spannung der abzuschaltenden Stromquelle nun halbiert, quasi auf beide Trennstellen aufteilt und zusätzlich der Schalt- bzw. Trennabstand verdoppelt wird. 3rd shows a quick disconnect switch according to the invention 1 before separating the separation area 7 in cross section. 4th shows the same quick disconnect switch 1 after the separation of the separation area 7 in cross section. The left side of the quick disconnect switch 1 is identical to the left side of the quick disconnect switch 1 in the 1 and 2nd . Here, with regard to the reference numerals used, the description of the 1 and 2nd referred. Furthermore, the quick disconnect switch 1 in the 3rd and 4th a contact unit 3rd on that another sabot 15 has the separation chamber 8th on a the sabot 6 opposite side limited. The contact unit 3rd is therefore mirror-symmetrical, ie has a mirror plane that is perpendicular to the direction of extension of the contact unit 3rd stands, the direction of extension along the contact unit 3rd from the first connection contact 4th to the second connection contact 5 runs. In other words, the contact unit points 3rd another compression area 16 on that on a the separation area 7 opposite side of the further sabot 15 is arranged. The compression area 16 is preferably configured exactly like the compression area 11 , ie it preferably also has a cavity 12th on and is preferably hollow cylindrical and annular in cross section. The cavity 12th in the compression area 16 is preferably also with vaporizable medium 10th filled and stands with the separation chamber 8th in contact that with a compression of the compression area 16 vaporizable medium 10th from the cavity 12th into the separation chamber 8th is delivered. All mentioned preferred features of the compression area 11 are preferably also in the upset area 16 realized. Will the explosive charge 14 ignited, the separating element moves 9 towards the separation area 7 and separates them at the predetermined breaking points 13 from the sabot 6 and 15 from. By creating an arc between the separated ends of the separation area 7 becomes the vaporizable medium 10th heated and a gas pressure is created in the separation chamber 8th that the sabot 6 in the direction of the connection contact 4th and the sabot 15 in the direction of the connection contact 5 drives. This creates a safety distance between the separated ends of the separation area 7 and thus an insulation distance between the two connection contacts 4th and 5 , as in 4th shown. On one of the two sides of the contact unit 3rd which is encompassed by the housing is the contact unit 3rd preferably against the housing 2nd insulated, at least in the case where the housing 2nd consists of an electrically conductive material. In the in the 3rd and 4th The embodiment shown is on the side of the second connection contact 5 realized. The quick disconnect switch 1 can also - as in the 3rd and 4th shown - a third connection contact 20th and / or a fourth connection contact 21 exhibit. The function of the connection contacts 20th and 21 is already described above. The main advantage of two separation points in 3rd respectively. 4th lies in the fact that the voltage of the current source to be switched off is now halved, quasi divided between the two separation points, and the switching or separation distance is doubled.

5 zeigt die Situation von 1, hier jedoch mit vollständig ausgeführter Innenisolationsschicht 24 der Stauchkammer 19 und Trennkammer 8, um jeglichen Lichtbogeneintritt in das Gehäuse 2 zu verhindern. 5 shows the situation of 1 , but here with a completely finished inner insulation layer 24th the stuffer box 19th and separation chamber 8th to prevent any arc from entering the housing 2nd to prevent.

6 zeigt einen elektrischen Schaltkreis 22, in dem ein erfindungsgemäßer Schnelltrennschalter 1 nach 1 eingesetzt wird, der einen dritten Anschlusskontakt 20 als sogenannte Bypass-Elektrode zum schnelleren „Aushungern“ des Lichtbogens aufweist. Der Schaltkreis 22 weist eine Stromquelle Batt1 auf, die den Innenwiderstand R1, die Kapazität C3 und die Induktivität L2 hat. Der Schnelltrennschalter 1 ist mit dem Anschlusskontakt 5 direkt mit einem ersten Pol der Stromquelle Batt1 verbunden. Der Stromverlust durch die Verkabelung von Stromquelle Batt1 zu dem Schnelltrennschalter 1 ist durch den Verlustwiderstand R3 gekennzeichnet. Der Anschlusskontakt 4 ist über einen Lastkreis mit dem zweiten Pol der Stromquelle Batt1 verbunden. Der Lastkreis weist einen Widerstand R5 auf, der den Verlust des Stroms aufgrund der Verkabelung von Stromquelle Batt1 zu dem Anschlusskontakt 4 kennzeichnet. Der Lastkreis weist einen Lastwiderstand R2, eine Induktivität L1 und eine Kapazität C2 auf. Die dritte Elektrode ist direkt mit dem zweiten Pol der Stromquelle Batt1 verbunden. Die Anschlusskontakte 4 und 5 sind über einen weiteren Kreis miteinander verbunden, der eine Kondensator-Widerstands-(RC)-Kombination C1+R4 aufweist, wobei Kondensator C1 und Widerstand R4 in Serie geschaltet sind. Die RC-Kombination ist optional und dient als sogenannte Funkenlöschkombination für die sich öffnenden Schaltkontakte. Wird der Stromkreis im Schaltkreis 22 durch das Schalten des Schnelltrennschalters 1 unterbrochen, so kann es durch die gespeicherte Energie im Verbraucher des Lastkreises zur Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den getrennten Teilen des Trennbereichs 7 des Schnelltrennschalters 1 kommen. Ist der dritte Anschlusskontakt 20 mit der anderen Seite des beliebigen Verbrauchers als dem ersten Anschlusskontakt 4 verbunden, so kann bei Schalten des erfindungsgemäßen Schnelltrennschalters 1 durch die entstehende Verbindung des ersten Anschlusskontakts 4 und des dritten Anschlusskontakts 20 die im Verbraucher gespeicherte Energie gegen Masse abgeführt werden. Auf diese Weise kann der entstehende Lichtbogen quasi „ausgehungert“ werden, weil hiernach die Energie außerhalb der Trennstelle kurzgeschlossen wird. Das heißt, der dritte Anschlusskontakt 20 bzw. die so genannte Bypass-Elektrode wird in diesem Fall als Kurzschlusselektrode verwendet. 6 shows an electrical circuit 22 , in which a quick disconnect switch according to the invention 1 to 1 a third connection contact is used 20th as a so-called bypass electrode for faster "starvation" of the arc. The circuit 22 has a power source Batt1 on that the internal resistance R1 , the capacity C3 and the inductance L2 Has. The quick disconnect switch 1 is with the connection contact 5 directly with a first pole of the power source Batt1 connected. Loss of power due to wiring from power source Batt1 to the quick disconnect switch 1 is through the loss resistance R3 featured. The connection contact 4th is via a load circuit with the second pole of the power source Batt1 connected. The load circuit has a resistor R5 on the loss of electricity due to wiring from power source Batt1 to the connection contact 4th indicates. The load circuit has a load resistance R2 , an inductor L1 and a capacity C2 on. The third electrode is directly connected to the second pole of the current source Batt1 connected. The connection contacts 4th and 5 are connected to each other via another circuit, which has a capacitor-resistor (RC) combination C1 + R4, with capacitor C1 and resistance R4 are connected in series. The RC combination is optional and serves as a so-called spark extinguishing combination for the opening switching contacts. The circuit in the circuit 22 by switching the quick disconnect switch 1 interrupted, it can be due to the stored energy in the consumer of the load circuit to form an arc between the separate parts of the separation area 7 of the quick disconnect switch 1 come. Is the third connection contact 20th with the other side of any consumer than the first connection contact 4th connected, so when switching the quick disconnect switch according to the invention 1 through the resulting connection of the first connection contact 4th and the third contact 20th the energy stored in the consumer is dissipated against mass. In this way, the arc that arises can be virtually “starved” because the energy is then short-circuited outside the separation point. That is, the third connection contact 20th or the so-called bypass electrode is used in this case as a short-circuit electrode.

Bezugszeichenliste Reference list

11: SchnelltrennschalterQuick disconnect switch
22nd: Gehäusecasing
33rd: KontakteinheitContact unit
44th: erster Anschlusskontaktfirst connection contact
55: zweiter Anschlusskontaktsecond connection contact
66: TreibspiegelSabot
77: TrennbereichSeparation area
88th: TrennkammerSeparation chamber
99: TrennelementSeparating element
1010th: verdampfbares Mediumvaporizable medium
1111: StauchbereichUpsetting area
1212th: Hohlraumcavity
1313: SollbruchstellePredetermined breaking point
1414: ExplosivladungExplosive charge
1515: weiterer Treibspiegelfurther sabot
1616: weiterer Stauchbereichfurther compression area
1717th: stauchbereichsseitige Isolationsschichtinsulation layer on the compression area side
1818th: trennbereichsseitige Isolationsschichtinsulation layer on the parting area
1919th: StauchkammerStowage chamber
II.: elektrische Stromstärkeelectrical current
2020th: dritter Anschlusskontakt (Bypass-Elektrode)third connection contact (bypass electrode)
2121: vierter Anschlusskontakt (Bypass-Elektrode)fourth connection contact (bypass electrode)
2222: elektrischer Schaltkreiselectrical circuit
2323: VerschlussschraubeScrew
2424th: InnenisolationsschichtInternal insulation layer
Batt1Batt1: StromquellePower source
R1R1: Innenwiderstand der StromquelleInternal resistance of the power source
C3C3: Kapazität der StromquellePower source capacity
L2L2: Induktivität der Stromquelle und Verkabelung bis zum SchnelltrennschalterPower source inductance and wiring to the quick disconnect switch
R3R3: Verlustwiderstand der Verkabelung bis zum SchnelltrennschalterLoss resistance of the wiring up to the quick disconnect switch
R2R2: LastwiderstandLoad resistance
L1L1: Induktivität des Lastkreises samt Verkabelung bis zum SchnelltrennschalterLoad circuit inductance including cabling up to the quick disconnect switch
C2C2: Kapazität des gesamten LastkreisesCapacity of the entire load circuit
R5R5: Verlustwiderstand der Verkabelung bis zum SchnelltrennschalterLoss resistance of the wiring up to the quick disconnect switch
C1+R4C1 + R4: Kondensator-Widerstands-(RC)-KombinationCapacitor Resistance (RC) combination

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for better information for the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016124176 A1 [0003, 0012]
EP 19201212 [0021]

Claims

Quick disconnect switch (1), especially for separating currents at high voltages (a) with a housing (2) which surrounds a contact unit (3) which defines the current path through the quick disconnect switch (1), (b) the contact unit (3) having a first and a second connection contact (4, 5), a sabot (6) and a separating area (7), the sabot (6) having a separating chamber (8) inside the housing ( 2) at least partially limited, in which the separating area (7) and a movable or deformable separating element (9) are arranged; (c) the separation chamber (8) being filled with an evaporable medium (10) in such a way that the separation region (7) is in contact with the evaporable medium (10), (d) the sabot (6), the separating area (7), the movable or deformable separating element (9) and the vaporizable medium (10) being designed in such a way that the separating area (7) is caused by movement or deformation of the separating element (9 ) can be separated into at least two parts, an arc arising between the two parts of the separation region (7) evaporating the vaporizable medium (10) so that a gas pressure acting on the sabot (6) arises, the sabot (6) in the housing (2 ) is moved in a direction of movement from a starting position into an end position, an insulation distance between the first and the second connection contact (4, 5) being achieved in the end position of the sabot (6).

Quick disconnect switch after Claim 1 which has a third connection contact (20), which in the starting position of the sabot (6) is neither electrically connected to the first connection contact (4) nor to the second connection contact (5), but in the end position of the sabot (6) to one of the two connection contacts (4, 5) is electrically connected.

Quick disconnect switch (1) after Claim 1 or 2nd The contact unit (3) has a compression area (11) which is arranged on a side of the sabot (6) opposite the separation area (7).

Quick disconnect switch (1) after Claim 3 , The upsetting region (11) has a cavity (12), in particular a hollow cylinder and is preferably annular in cross section.

Quick disconnect switch (1) after Claim 4 , The cavity (12) being filled with vaporizable medium (10), the cavity (12) being in contact with the separation chamber (8) in such a way that, when the compression region (11) is compressed, vaporizable medium (10) leaves the cavity (12) is released into the separation chamber (8).

Quick disconnect switch (1) according to one of the Claims 1 to 5 , The separation area (7) being rod-shaped.

Quick disconnect switch (1) according to one of the Claims 1 to 6 The separation area (7) has a predetermined breaking point (13) in order to facilitate the separation of the separation area (7) into at least two parts by moving or deforming the separation element (9).

Quick disconnect switch (1) according to one of the Claims 1 to 7 , wherein the separating element (9) is movable or deformable substantially perpendicular to the direction of flow of the electrical current in the contact unit (3).

Quick disconnect switch (1) according to one of the Claims 1 to 8th , The movement or deformation of the separating element (9) can be controlled, preferably by triggering an explosive charge (14).

Quick disconnect switch (1) according to one of the Claims 1 to 9 The contact unit (3) has a further sabot (15) which delimits the separation chamber (8) on a side opposite the sabot (6).

Quick disconnect switch (1) after Claim 10 , wherein the contact unit (3) has a further compression region (16) which is arranged on a side of the further sabot (15) opposite the separation region (7).